旋翼悬停状态形变特性及其对噪声的影响

为研究桨叶弹性形变对旋翼气动噪声的影响,基于CamradⅡ软件和FW-H方程,建立了考虑桨叶弹性形变的旋翼悬停气动噪声计算模型。其中,桨叶弹性形变量采用CamradⅡ的弹性桨叶模型计算,形变桨叶外形采用三维网格精确描述,结合CamradⅡ计算得到的旋翼非定常气动载荷,最后基于FW-H方程进行了形变旋翼悬停噪声的计算分析。同时,在风洞中采用双目立体视觉方法对模型旋翼进行形变测量试验,通过CamradⅡ的仿真数据与试验数据的对比分析,发现仿真数据与试验数据基本吻合,验证了CamradⅡ具有较好的可靠性,能够准确预估悬停状态下桨叶的弹性形变量。全尺寸旋翼的悬停噪声计算结果表明:在典型工作状态下,旋翼桨叶会发生明显的弹性形变,尤其在挥舞方向;桨叶形变不会改变旋翼悬停气动噪声的方向特性;在噪声的主要传播方向上,桨叶形变对厚度噪声和载荷噪声均会产生作用,进而导致总噪声的最大变化量约1.0 dB。通过本文研究表明,在对旋翼气动噪声,尤其是载荷噪声成分进行精确计算时,考虑桨叶的弹性形变是非常必要的。